头部前倾和颈部屈曲会在使用智能手机时影响颈椎的承受负担

《Scientific Reports》：Forward head posture and neck flexion influence cervical loading during smartphone use

　　

摘要

在使用智能手机时，前倾头部姿势（Forward Head Posture，FHP）和过度颈部屈曲（Excessive Neck Flexion，NF）较为常见，这可能会增加颈椎的负担和肌肉骨骼的压力。然而，很少有研究在单一的实验框架内比较多种头部-颈部姿势（包括自然采用的智能手机使用姿势），也未探讨这些反应是否存在性别差异。本研究调查了五种不同姿势下头部-颈部运动学的变化、颈椎肌肉活动的性别差异以及主观不适感，这五种姿势分别为：中立姿势、最大FHP姿势、最大NF姿势、FHP和NF的组合姿势以及智能手机使用姿势。共有40名年轻人（20名男性和20名女性）参与了这项研究。通过运动捕捉技术、表面肌电图和视觉模拟量表，分别测量了头部屈曲程度、NF程度、颈椎棘肌（Cervical Erector Spinae，CES）和上斜方肌（Upper Trapezius，UTZ）的肌肉活动以及主观不适感。使用双向混合方差分析（two-way mixed ANOVA）来分析姿势和性别的影响，并通过线性混合效应模型（以参与者为随机截距）探讨颈椎角度（Craniovertebral Angle，CVA）、肌肉活动与主观不适感之间的关系。结果表明，姿势对所有运动学变量、肌肉活动和主观不适感评分均有显著影响（所有p值小于0.001）。FHP和NF的组合姿势导致了最大的颈部屈曲程度、最小的颈椎角度，以及最高的CES和UTZ肌肉激活水平。尽管颈椎角度数值相近，但女性的NF程度（p值小于0.05）、CES肌肉活动（p值小于0.01）和UTZ肌肉活动（p值小于0.001）均高于男性。智能手机使用会引发中等程度的姿势和肌肉反应，其反应模式更接近于屈曲姿势而非中立姿势。较大的颈椎角度与较低的CES和UTZ肌肉活动相关（相关系数分别为β=-0.121和-0.063），而其与主观不适感的相关性较弱。这些关联在敏感性分析中仍然成立。FHP和NF的组合姿势显著增加了颈椎肌肉的负荷，智能手机使用也会增加颈部-肩部肌肉的负荷。女性在相似的姿势条件下表现出更高的肌肉激活水平，这表明她们的生物力学需求更大。颈椎角度在不同姿势下与颈椎肌肉激活之间存在稳定且显著的相关性，这表明它可能是一个有前景的指标（尽管尚未经过临床验证），有助于为智能手机用户提供针对性的人体工程学建议。